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[C++知识库]初阶c语言之【数组】详解

目录

1. 一维数组的创建和初始化

1.1数组如何创建

1.2数组的初始化

1.3一维数组的使用

1.4.一维数组在内存中的存储

2.二维数组的创建和初始化

2.1二维数组的创建

2.2二维数组的初始化

2.3二维数组的使用

2.4二维数组在内存中的存储

3.数组越界

4.数组作为函数参数

4.1冒泡排序的错误设计

4.2数组名是什么

4.3 冒泡排序函数的正确设计


1. 一维数组的创建和初始化

1.1数组如何创建

首先我们得清楚什么是数组,数组是这样定义的:

数组是一组相同类型元素的集合

我们来看一看数组是如何创建的:

type_t ??arr_name[const_n];
//type_t? ? 是指数组的元素类型
//arr_name? ? 是数组名
//const_n? ? ?是一个常量表达式,用来指定数组的大小

举个例子:

//代码1
int arr1[10];?

这里我们定义了一个数组arr1,那么我们该怎么描述它呢?

arr1是一个包含了10个元素,且每个元素都是int类型的数组

依照此例,我们再试着创建几个不一样的数组:

//代码2
char arr2[10];//数组包含10个元素,且每个元素都是char类型
float arr3[1];//数组包含1个元素,且每个元素都是float类型
double arr4[20];//数组包含20个元素,且每个元素都是double类型

?模仿这个格式,我们之后就可以创建各式各样的数组。

此处,再介绍一个另类的写法:

//代码3
int count = 10;
int arr2[count];

但是这种写法有个小小的问题:

这种写法只能在支持C99标准的编译器环境下能编译。在C99标准之前, [] 中要给一个常量才可

以,不能使用变量。在C99标准支持了变长数组的概念。

变长:指的是长度可变。

例如,在Visual Studio中不支持这种写法。

1.2数组的初始化

数组的初始化是指,在创建数组的同时给数组的内容一些合理初始值

例如:

?? ?int arr1[10] = { 1 };//不完全初始化,第一个元素初始化为1,其余的元素默认初始化为0
?? ?int arr2[] = { 1,2,3,4 };
?? ?int arr3[5] = { 1,2,3,4,5 };
?? ?char arr4[3] = { 'a',98, 'c' };
?? ?char arr5[] = { 'a','b','c' };
?? ?char arr6[] = "abcdef";

我们发现,其中有些数组[ ]中没有指定数组大小,但是这种写法也是正确的。是因为:

数组在创建的时候如果不想指定数组的确定的大小就得初始化。数组的元素个数根据初始化的内容

来确定。

1.3一维数组的使用

在数组的使用之前,我曾在第一篇博客中介绍过数组和一个操作符:[ ],下标引用操作符。(附上

链接:初阶c语言之学前必看篇)它其实就是数组访问的操作符。

我们先来看完整代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };//数组的不完全初始化
	   //计算数组的元素个数
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//对数组内容赋值,数组是使用下标来访问的,下标从0开始。所以:
	int i = 0;//做下标
	for (i = 0; i < 10; i++)//这里写10,好不好?
	{
		arr[i] = i;
	}
	//输出数组的内容
	for (i = 0; i < 10; ++i)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

我们一般用sizeof来求数组的长度:

int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

//sizeof(arr)? ? 求数组的总大小

//sizeof(arr[0])? ?求数组每个元素的大小

//数组元素个数 = 数组总大小 / 数组每个元素大小

接着我们用for循环对数组进行初始化,使得数组的内容为数字0~9

?int i = 0;//做下标

?for (i = 0; i < 10; i++)

?{
?? ?arr[i] = i;
?}

?再次使用for循环将数组内容打印到屏幕上

?? ?//输出数组的内容
?? ?for (i = 0; i < 10; ++i)
?? ?{
?? ??? ?printf("%d ", arr[i]);
?? ?}
?? ?return 0;

总结 :
1. 数组是使用下标来访问的,下标是从0开始。
2. 数组的大小可以通过计算得到。

1.4.一维数组在内存中的存储

先来看一串代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

	for (i = 0; i < sz; ++i)
	{
		printf("&arr[%d] = %p\n", i, &arr[i]);
	}
	return 0;
}

?不难理解,这串代码的作用是在屏幕上展示数组每个元素的地址,结果如下:

?

?仔细观察我们发现,数组中每两个相邻的元素地址相差 4 (十六进制形式表现),正好是一个int类型的大小。而且随着下标的增长,元素的地址也有递增的规律

由此可以得出结论:数组在内存中是连续存放的

?

??

2.二维数组的创建和初始化

2.1二维数组的创建

二维数组的创建有点类似与一维数组:

type_t ??arr_name[row][col];
//type_t? ? 是指数组的元素类型
//arr_name? ? 是数组名
//row? ? 是一个常量表达式,用来指定数组有多少行元素

//col? ? ?是一个常量表达式,用来指定数组有多少列元素

?例如:

int arr[3][4];
char arr[3][5];
double arr[2][4];

接着再来看看二维数组的初始化。

2.2二维数组的初始化

//数组初始化
int arr[3][4] = { {1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12?};
int arr[3][4] = { {1,2},{4,5} };//不完全初始化
int arr[][4] = { {2,3},{4,5} };

注:数组的不完全初始化,其他内容默认为0

int arr[][4] = { {2,3},{4,5} };//实际存储为//{{2,3,0,0},{4,5,0,0}}

注意这个特殊的写法,二维数组初始化时,行可以省略,列不能省略。

2.3二维数组的使用

二维数组的使用也是通过下标的方式。

如下:

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[3][4] = { 0 };
	int i = 0;
	//给数组赋值
	for (i = 0; i < 3; i++)//控制数组的行
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 4; j++)//控制数组的列
		{
			arr[i][j] = i * 4 + j;
		}
	}
	//打印数组的内容
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 4; j++)
		{
			printf("%d ", arr[i][j]);
		}
	}
	return 0;
}

输出结果如下:

?

?如果到这里我们对二维数组的结构还不太清楚的话,接着来看一看二维数组在内存中的存储。

2.4二维数组在内存中的存储

像一维数组一样,这里我们尝试打印二维数组的每个元素的地址:
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[3][4];
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 4; j++)
		{
			printf("&arr[%d][%d] = %p\n", i, j, &arr[i][j]);
		}
	}
	return 0;
}

输出结果如下:

?

?仔细观察我们发现,二维数组中每行元素里相邻的两个元素地址相差 4,正好为int类型大小。

且每一行最后的一个元素与下一行开头的元素地址也相差 4。

通过分析我们得出结论:二维数组在内存中也是连续存储的。

?

3.数组越界

数组的下标是有范围限制的。
数组的下规定是从0开始的,如果数组有n个元素,最后一个元素的下标就是n-1。
所以数组的下标如果小于0,或者大于n-1,就是数组越界访问了,超出了数组合法空间的访问。
C语言本身是不做数组下标的越界检查,编译器也不一定报错,但是编译器不报错,并不意味着程
序就是正确的,所以程序员写代码时,最好自己做越界的检查。
例如:
#include <stdio.h>
int main()
{
?? ?int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
?? ?int i = 0;
?? ?for (i = 0; i <= 10; i++)
?? ?{
?? ??? ?printf("%d\n", arr[i]);//当i等于10的时候,越界访问了
?? ?}
?? ?return 0;
}
数组越界访问,我们无法知道使用越界访问的空间是否存在危险,是否有其他作用。所以可能带来
无法预料的后果。
这是一个曾难道万千程序员的难题:
?
#include <stdio.h>
int main()
{
? ? int i = 0;
? ? int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
? ? for (i = 0; i <= 12; i++)
? ? {
? ? ? ? arr[i] = 0;
? ? ? ? printf("hello world\n");
? ? }
? ? return 0;
}
//请问这串代码执行后的结果是什么?
令人意想不到的答案是:程序会死循环
有的小伙伴可能想我之前一样绞尽脑汁都想不出为问题出在哪里,其实这就是因为数组越界访问
起的,我们用画图来解释一下:
?
?for循环中,i的内容是从0,一直增加到12,而数组只有10个空间,因此会越界
?
每次访问arr数组i号位置时,都会将该位置内容设置为0,当访问到arr[12]时,也会将该位置内容设
置为0,而该位置恰好为i的位置,即a[12]恰巧将i设置为0,因此造成死循环。

4.数组作为函数参数

往往我们在写代码的时候,会将数组作为参数传个函数,比如:我要实现一个冒泡排序函数将一个
整形数组排序。
那我们会这样使用该函数:

4.1冒泡排序的错误设计

//方法1:
#include <stdio.h>
void bubble_sort(int arr[])
{
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//这样对吗?
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[] = { 3,1,7,5,8,9,0,2,4,6 };
	bubble_sort(arr);//是否可以正常排序?
????int i = 0;
	for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

当运行完上面代码后,我们发现该函数并不能帮我们完成任务。

调试之后可以看到 bubble_sort 函数内部的 sz ,是1。

难道数组作为函数参数的时候,不是把整个数组的传递过去?

这里我们就得认识一下数组名了。

4.2数组名是什么

我们用这样一段代码来查看:

#include <stdio.h>
int main()
{
?? ?int arr[10] = { 1,2,3,4,5 };
?? ?printf("arr: ? ? ? %p\n", arr);
?? ?printf("&arr[0]: ? %p\n", &arr[0]);
?? ?printf("arr[0]: ? ?%d\n", *arr);
?? ?//输出结果
?? ?return 0;
}

输出结果如下:

这里我们好像可以得出结论:

数组名是数组首元素的地址。
但如果数组名是首元素地址,那么:
int arr[10] = { 0 };
printf("%d\n", sizeof(arr));
这段代码输出结果为什么是40?
其实这句话有 两个例外
????????1. sizeof(数组名 ) ,计算整个数组的大小, sizeof 内部单独放一个数组名,数组名表示整个数
????????组。
????????
????????2. &数组名,取出的是数组的地址。 & 数组名,数组名表示整个数组。
除此 1,2 两种情况之外,所有的数组名都表示数组首元素的地址。

4.3 冒泡排序函数的正确设计

当数组传参的时候,实际上只是把数组的首元素的地址传递过去了。
所以即使在函数参数部分写成数组的形式: int arr[] 表示的依然是一个指针: int *arr
那么,函数内部的 sizeof(arr) 结果是 4
如果 方法 1 错了,该怎么设计?
#include<stdio.h>
//方法2
void bubble_sort(int arr[], int sz)//参数接收数组元素个数
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[] = { 3,1,7,5,8,9,0,2,4,6 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int i = 0;
	bubble_sort(arr, sz);//是否可以正常排序?
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

这样修改之后,我们就可以正常的使用这个函数了。

到这里数组的知识都介绍完了,如果有小伙伴想深入了解冒泡排序函数,可参照我的另外一篇博客

飞快的排序算法专题篇

本章完!

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